CN101048231A - 辊轧机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种辊轧机，该辊轧机用于将粘性物质粉碎和均匀化，特别是用于使悬浮在粘合剂中的固体颗粒散布和均匀分布。该辊轧机包括至少两个辊子(1、2、3)和至少一个施压装置(4、5)，所述辊子安装成可绕其纵轴旋转，第一辊子(2)的旋转轴线以固定方式安装，第二辊子(1、3)的旋转轴线可动地安装，所述施压装置(4、5)用于将至少一个辊子(1、3)压靠另一辊子(2)。所述施压操作是由包括力转换器(6)和气动驱动装置(7)的机械式气动施压装置(4、5)执行的。

Description

辊轧机
本发明涉及辊轧机，特别是三辊式辊轧机，所述辊轧机用于使粘性物质粉碎和均匀，特别是用于使悬浮在粘合剂中的固体颗粒散布和均匀分布。这样的辊轧机具有至少两个绕其纵轴回转的辊子，其中，第一辊子的旋转轴线固定在适当位置，第二辊子的旋转轴线可动地安装。通过至少一个施压装置将至少一个辊子压靠另一个辊子。
已知的用于辊压的装置包括主轴传动机构(spindle drives)或者液压装置。由EP 0 151 997 B1可知一种带有液压辊压装置的辊轧机。
主轴传动机构(特别是自动式而非人工操作的那些)是一种昂贵且体积庞大的辊压装置。
尽管液压驱动可以构成较紧凑类型的辊压装置，但是需要重复操作并伴随着由液压流体排放造成的卫生问题。这样会带来一些问题，特别是在对用于化妆品、药物或营养品(nutraceutical)应用中的膏体(paste)的处理期间，或在洁净室条件下对膏体材料的处理期间。
因此，本发明的目的是提供一种辊轧机，它具有在开始处提到的基本设计，可以提高产品质量，同时一方面避免通过主轴传动机构进行辊压的缺点和通过液压装置进行辊压的缺点，并在另一方面通过更佳的辊压操作防止产品不均匀性和冷却不充分。
这个目的是通过下述辊轧机来实现的，该辊轧机具有本申请开始处提到的权利要求1的特征，使用机械式气动施压装置作为施压装置。这是一种可以满足卫生要求的较高性价比解决方案。
机械式气动施压装置优选地具有力转换器(force transducer)和气动驱动装置，力转换器作用于一个或多个可动辊子的可动轴承上，气动驱动装置作用于力转换器上。气动驱动装置与力转换器的这种组合特别有性价比。力转换器将气动驱动装置产生的力量增强。由此，可以由气动驱动装置来施加进行辊压所需的高压而没有任何问题。同时，力转换器减少了气动驱动装置所经过的路径，使得辊压期间经过的距离比气动驱动装置经过的距离小得多。这使得辊隙(nip)调整过程中获得的精度水平可以比气动驱动装置限定的精度水平高得多。其结果是使用较高性价比的装置获得了一个或多个可动辊子的高定位精度。
作用于可动辊子的施压装置最好具有第一力转换器、第一气动驱动装置以及第二力转换器、第二气动驱动装置，其中第一力转换器作用于可动辊子的第一可动轴承，第一气动驱动装置作用于第一力转换器，第二力转换器作用于可动辊子的第二可动轴承，第二气动驱动装置作用于第二力转换器。由此，可以对所述至少一个运动辊子在其两个端点处施压。这样，即使辊子磨损不对称，也可以更容易地对辊压进行校正。
作为一种可选方案，施压装置可以具有力转换器和作用于力转换器的气动驱动装置，其中，力转换器作用于具有两个分叉端的分叉装置，其中第一分叉端作用于可动辊子的第一可动轴承，第二分叉端作用于可动辊子的第二可动轴承。
这样可以只用一个施压装置可所述至少一个可动辊子施压。
可能的力转换器包括杠杆结构，特别是肘节机构或凸轮盘，以及杠杆与凸轮盘的组合。作为一种可选方案，也可以使用完全气动方式的力转换器，例如具有相互作用的大活塞和小活塞的力转换器，或者可以用齿轮箱作为力转换器。
在本发明一种特别有优势的实施例中，根据本发明的辊轧机是具有三个平行辊子的所谓“三辊式辊轧机”。其中，中间辊子的旋转轴线固定在适当位置，而前辊子(即进料辊子)的旋转轴线和后辊子(即传送辊子)的旋转轴线是可动的。为此，它具有用于将前辊子压靠中间辊子的前机械式气动施压装置以及用于将后辊子压靠中间辊子的后机械式气动施压装置。这样提供了两个辊隙。由此，可以通过设定辊隙距离、各个辊隙的差动速度以及压力，来对两个辊隙的工作条件进行独立调节。
防止(例如由未散布的尺寸过大而造成的)产品不均匀性这部分目的是通过具有权利要求8中特征的辊轧机解决的。用于除下产品的后辊子(即传送辊子)具有比中间辊子短的轴向处理长度，并且相对于中间辊子在轴向设置成下述方式：中间辊子的处理长度的末端在横向两端处都延伸超过后辊子(即传送辊子)的处理长度的末端。对此的优点是在辊轧操作期间，未研磨的或只进行不充分研磨的产品(即过于粗糙的产品)不会从中间辊子传递到后辊子(或传送辊子)。因此，这种措施可以实现改善的产品质量，即更均匀的产品精细度，同时避免造成未限定边缘的效果。
在针对该目的(特别是提高冷却效果的一部分目的)的另一种方案中，辊轧机(或三辊式辊轧机)具有第一平面和第二平面，第一平面由前辊子(即进料辊子)的旋转轴线和中间辊子的旋转轴线限定，第二平面由中间辊子的旋转轴线和后辊子(即传送辊子)的旋转轴线限定，这两个平面相对于彼此倾斜约10°到最大90°之间的角度，其中具体而言，可以使第一平面沿水平延伸，而第二平面向上倾斜延伸(从侧面观察是L形辊子布置)。该角度优选地30°到60°，特别优选的是约45°。由此，与前辊子、中间辊子和后辊子的旋转轴线位于一个平面中的布置相比，可以使呈现为具有固体颗粒(例如颜料)分布于其中的粘性物质的产品在经过辊轧机时冷却一段较长时间。
这样的布置使得产品在辊子的冷却表面上有更多停留时间。
辊子表面(即处理表面)优选地由无金属的陶瓷材料制成，其中辊子优选地具有装配到中空金属筒上的陶瓷筒。这防止了产品由于粉碎处理中辊子磨损而受到金属物污染。这在对用于电子器件的应用的膏体以及用于制造基于精细陶瓷的绝缘体的膏体进行处理时特别重要。
最好从辊子内部对其进行冷却。例如，这在处理有机颜料(特别是对于某些黄色颜料)时特别重要。
通过机械式气动施压装置将前辊子和后辊子两者都压靠中间辊子。这样可以调节前辊隙和后辊隙。机械式气动施压装置优选地具有用于设定压印线的控制装置。如上所述，由于力转换器能够进行“力传递”和“路径减小”，所以气动装置较弱的力可以被放大而用于辊压，同时大大提高了气动装置限定的辊隙调节精度。
剥离器最好与传送辊子毗邻，剥离器将经过粉碎的、均匀化的物质剥离，其中剥离器也优选地由无金属材料构成，特别是由陶瓷材料或聚合物材料构成。这也防止了由于在从传送辊子进行剥离时剥离器磨损而使产品以任何方式受到金属物污染。
优选地，用篷布覆盖辊轧机的至少进料区域。这防止了来自工厂建筑的不期望污染物进入产品，反过来也防止了不期望的挥发性产品组成物进入工厂建筑的空气中。这样一方面提高了“产品卫生性”，另一方面提高了“工作场所的卫生性”。
篷布下面的空间优选地与气体出口相连。这样可以防止产品溶剂中所含的挥发性物质进入工厂建筑的空气中。
根据下面对本发明示例性实施例的说明，可以了解本发明的其他优点、特征和可能应用，这些说明在任何方面都不应认为是限制性的。在这些说明中：
图1示出了根据本发明的辊轧机第一示例性实施例的示意性侧视图；
图2示出了图1的第一示例性实施例中辊子的俯视图；
图3示出了与图1对应的第二示例性实施例的示意性侧视图；
图4示出了图3的第二示例性实施例中辊子的俯视图。
图1和图2示出了根据本发明的辊轧机的第一示例性实施例。此处所示三辊式辊轧机包括三个辊子1、2、3，它们彼此平行地对准，并且都布置在一个平面E上。换句话说，前辊子1的旋转轴线A1、中间辊子2的旋转轴线A2以及后辊子3的旋转轴线A3彼此平行(参见图2)，并且都位于一个相同的平面E中。在工作模式下，前辊子1和后辊子3各自被前施压装置4或后施压装置5压靠中间辊子2，其中中间辊子2的旋转轴线2固定在适当位置。前辊子1和后辊子3是可动的，即它们的旋转轴线A1和A3可以绕枢转轴线D3枢转。辊子1、2、3的套筒表面各包括辊压表面S1、S2、S3，这些辊压表面与待处理产品进行接触。在工作期间，从彼此压靠的辊子1和2之间经过的产品在前辊子1的处理表面S1与中间辊子2的处理表面S2之间产生辊隙(roll nip)。在工作期间，从彼此压靠的辊子2和3之间经过的产品在后辊子3的处理表面S3与中间辊子2的处理表面S2之间产生辊隙。
前施压装置4和后施压装置5每个都具有力转换器6和气动驱动装置7。在图1所示第一示例性实施例中，力转换器是由第一杠杆6A和第二杠杆6B组成的肘节(toggle)机构6，而气动驱动装置7由气动缸7A和气动活塞组成。由施压装置4和5施加的力从气动活塞7B传递，气动活塞7B容纳在气动缸7A中并通过活塞杆7B在铰接轴线D1处与第一杠杆6A相连。第一杠杆6A以铰链方式连接到第二杠杆6B上的第二铰接轴线D2，第二杠杆6B接着以铰链方式连接到枢转轴线D3，并形成前辊子1和后辊子3各自的悬挂安装结构。
根据杠杆6A和6B的尺寸和方向，用作力转换器6和辊子悬挂单元的肘节机构6A、6B可以将气动驱动装置6的气动力以约20到50的因子增大，这种增大的力用于进行辊压。这使得即使用气动驱动装置7也可以进行足够强度的辊压。另一方面，这个力转换器6将气动驱动装置7所经过的行程以约1/50到1/20的因子减小，这种减小的行程被用于设置辊隙。
辊子1、2和3由发动机M通过超速器(overdrive)或齿轮箱来驱动。辊子单元1、2、3和发动机组M由箱体G包容。
图2示出了根据图1所示本发明的辊轧机的第一示例性实施例的辊子1、2、3的俯视图。显然，前辊子(即进料辊子)1和中间辊子2两者具有相等的处理长度L1＝L2，而后辊子(即传送辊子)3具有明显较短的处理长度L3＜L2以避免造成未限定边缘的效果。后辊子3相对于中间辊子2在轴向布置成下述方式：中间辊子2的处理长度L2的末端在两侧处都延伸超过后辊子3的处理长度L3的末端。这确保了在辊轧期间，未研磨或只进行了不充分研磨的产品不会从中间辊子2传递到后辊子3，因此可以获得明显改善的产品质量。
图3和图4示出了根据本发明的辊轧机的第二示例性实施例。
图3和图4所示的第二示例性实施例中与图1和图2所示的第一示例性实施例中相同或相应的所有部件被标以图1或图2的相应部件的标号加上单引号。这里将不再描述第二示例性实施例中这些部件的工作方式。另外，前施压装置4′、后施压装置5′以及它们各自的力转换器6′和气动驱动装置7′只是示意性地示出。
图3和图4中，对与第一示例性实施例中有区别的第二示例性实施例部件进行标示的其他标号不带单引号。下面将说明它们的功能和重要性。
第一示例性实施例(图1和图2)与第二示例性实施例(图3和图4)之间的主要差别在于，此处所述的三辊式辊轧机具有三个辊子1′、2′、3′，它们虽然彼此平行地对准，但是并非全部布置在相同平面中。相反，前辊子1′的旋转轴线A1′与中间辊子2′的旋转轴线A2′布置在第一平面E1中，而后辊子3′的旋转轴线A3′与中间辊子2′的旋转轴线A2′布置在相对于第一平面E1形成约45°的角度γ的第二平面E2中。通过将三个辊子1′、2′、3′如此布置，与前辊子、中间辊子和后辊子的旋转轴线位于一个平面中的情况相比，可以使呈现为具有固体颗粒(例如颜料)分布在其中的粘性物质的产品冷却一段较长时间并因而更彻底地冷却。
图4是根据图3所示的本发明的辊轧机的第二实施例的辊子1′、2′、3′的俯视图。这里，前辊子(即进料辊子)1′和中间辊子2′两者具有相等的处理长度L1′＝L2′，而后辊子(即传送辊子)3′具有明显较短的处理长度L3′＜L2′。后辊子3′还相对于中间辊子2′沿轴向布置成下述方式：中间辊子2′的处理长度L2′的末端在两侧处都延伸超过后辊子3′的处理长度L3′的末端。如前所述，这确保了在三辊式辊轧机工作期间，未研磨或只进行了不充分研磨的产品不会从中间辊子2′传递到后辊子3′，从而改善产品质量。
在产品经过根据第二示例性实施例的辊轧机时，其经过的路径在辊子2′和3′的两个表面S2′和S3′处增加了两个半径为R的额外圆弧长度，所述额外圆弧长度是由角度γ在平面E1和平面E2之间造成的，即相对于第一示例性实施例(图1)有2×γ×R的额外路径。
带有从任一侧上的引入区域延伸的堆积楔(stacking wedge)的传送漏斗(funnel)或产品槽8布置在前辊子1′与中间辊子2′之间的引入辊隙的区域上方。通过附加于传统的楔形垫(wedge gasket)设置的堆积楔，这种产品槽提高了密封性，从而确保了较小的侧向产品损耗。
带有剥离刀具的剥离器9用于将产品从后辊子3′除下。剥离器9装有由SPS控制器致动的自动刀具调整装置。
在第一和第二示例性实施例两者中，辊子表面或辊子处理表面S1、S2、S3或S1′、S2′、S3′都可以由陶瓷材料制成。图3所示的剥离器9也可以由陶瓷材料或聚合物材料构成。用于辊子处理表面和剥离刀具的这些或其他的无金属材料是电子工业中用于对膏体进行处理特别感兴趣的内容。
陶瓷辊子在辊压处理长度的末端处被制成圆角。
气动驱动装置7以高至例如4bar的压力工作，该压力通过力转换器6将以所需管线压力施加到辊隙中。力转换器6使得可以通过辊子施压装置4、5将施加在辊子上的压力以约10到约80的因子增大。因此，通过力转换器来减小气动驱动装置7所限定的行程，使得辊隙的设定精度以相同的因子提高。
辊子具有300mm的直径，后辊子3、3′比中间辊子2、2′短约4mm到5mm。由此，剥离器9只从后辊子3′将研磨后的产品剥离。
附图标记：
1、1′    前辊子/进料辊子        R           半径
2、2′    具有固定旋转轴线的辊   A3、A3′    旋转轴线
          子/中间辊子
3、3′    后辊子/传送辊子        D1、D1′    铰接轴线
4、4′    前施压装置             D2、D2′    铰接轴线
5、5′    后施压装置             D3、D3′    枢转轴线
6、6′    力转换器               E、E1       第一平面
6A、6B    第一杠杆、第二杠杆     E2          第二平面
7A        气动缸                 G、G′      箱体
7B        活塞杆                 L1、L1′    辊子处理长度
7、7′    气动驱动装置           L2、L2′    辊子处理长度
8         进料漏斗               L3、L3′    辊子处理长度
9         剥离器                 M、M′      发动机
A1、A1′  旋转轴线               S1、S1′    辊子处理表面
A2、A2′  旋转轴线            S2、S2′    辊子处理表面
γ        角度                S3、S3′    辊子处理表面

Claims (17)

1.一种辊轧机，用于将粘性物质粉碎和均匀化，特别是用于使悬浮在粘合剂中的固体颗粒散布和均匀分布，所述辊轧机具有至少两个辊子(1、2、3)和至少一个施压装置(4、5)，所述辊子可绕其纵轴回转，其中，第一辊子(2)的旋转轴线固定在适当位置，第二辊子(1、3)的旋转轴线是可动的，所述施压装置(4、5)用于将至少一个辊子(1、3)压靠另一辊子(2)，所述辊轧机的特征在于，所述施压装置(4、5)是机械式气动施压装置。
2.根据权利要求1所述的辊轧机，其特征在于，所述施压装置(4、5)具有力转换器(6)和气动驱动装置(7)，所述力转换器(6)作用于所述可动辊子的可动轴承，所述气动驱动装置(7)作用于所述力转换器。
3.根据权利要求2所述的辊轧机，其特征在于，作用于所述可动辊子的所述施压装置(4、5)具有第一力转换器(6)和第一气动驱动装置(7)、以及第二力转换器(6)和第二气动驱动装置(7)，所述第一力转换器(6)作用于所述可动辊子(1、3)的第一可动轴承，所述第一气动驱动装置(7)作用于所述第一力转换器，所述第二力转换器(6)作用于所述可动辊子(1、3)的第二可动轴承，所述第二气动驱动装置(7)作用于所述第二力转换器。
4.根据权利要求2所述的辊轧机，其特征在于，所述施压装置(4、5)具有力转换器(6)和作用于所述力转换器的气动驱动装置(7)，其中，所述力转换器作用于具有两个分叉端的分叉装置，其中，所述第一分叉端作用于所述可动辊子(1、3)的第一可动轴承，所述第二分叉端作用于所述可动辊子(1、3)的第二可动轴承。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的辊轧机，其特征在于，所述力转换器(6)是杠杆结构(6A、6B)，特别是肘节机构或凸轮盘。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的辊轧机，其特征在于，所述辊轧机是具有三个平行相邻的辊子(1、2、3)的三辊式辊轧机，其中，中间辊子(2)的旋转轴线(A2)固定在适当位置，而前辊子的旋转轴线(A1)和后辊子的旋转轴线(A3)是可动的，所述前辊子即用于供应产品的进料辊子，所述后辊子即用于除下产品的传送辊子(3)；并且所述辊轧机具有用于将所述前辊子(1)压靠所述中间辊子(2)的前机械式气动施压装置(4)和用于将所述后辊子(3)压靠所述中间辊子(2)的后机械式气动施压装置(5)。
7.根据权利要求6所述的辊轧机，其特征在于，所述前辊子(1)被其两个轴承压靠所述中间辊子(2)，所述后辊子(3)被其两个轴承压靠所述中间辊子。
8.一种辊轧机，用于将粘性物质粉碎和均匀化，特别是用于使悬浮在粘合剂中的固体颗粒散布和均匀分布，所述辊轧机具有至少两个辊子(1、2、3)和至少一个施压装置(4、5)，所述辊子可围绕其纵轴回转，其中，第一辊子(2)的旋转轴线固定在适当位置，第二辊子(1、3)的旋转轴线是可动的，所述施压装置(4、5)用于将至少一个辊子(1、3)压靠另一辊子(2)，所述辊轧机的特征在于，后辊子的轴向处理长度(L3)短于中间辊子(2)的处理长度(L2)，所述后辊子即用于除下产品的传送辊子(3)，并且所述后辊子相对于所述中间辊子(2)在轴向上以下述方式设置：所述中间辊子(2)的所述处理长度(L2)的末端在两侧处都延伸超过所述后辊子，即所述传送辊子(3)，的所述处理长度(L3)的末端。
9.一种辊轧机，用于将粘性物质粉碎和均匀化，特别是用于使悬浮在粘合剂中的固体颗粒散布和均匀分布，所述辊轧机具有至少两个辊子(1、2、3)和至少一个施压装置(4、5)，所述辊子可围绕其纵轴回转，其中，第一辊子(2)的旋转轴线固定在适当位置，第二辊子(1、3)的旋转轴线是可动的，所述施压装置(4、5)用于将至少一个辊子(1、3)压靠另一辊子(2)，所述辊轧机的特征在于，第一平面(E1)与第二平面(E2)相对于彼此倾斜10°到90°之间的角度，所述第一平面(E1)由前辊子即进料辊子(1′)的旋转轴线(A1′)和中间辊子(2′)的旋转轴线(A2′)限定，所述第二平面(E2)由所述中间辊子(2′)的所述旋转轴线(A2′)和后辊子即传送辊子(3′)的旋转轴线(A3′)限定。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的辊轧机，其特征在于，所述辊轧机设计为三辊式辊轧机，从侧面观察时所述辊子布置成L形。
11.根据权利要求9所述的辊轧机，其特征在于，所述第一平面(E1)水平延伸，而所述第二平面(E2)向上倾斜地延伸。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的辊轧机，其特征在于，所述辊子的表面即处理表面(S1、S2、S3)由无金属的陶瓷材料制成。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的辊轧机，其特征在于，所述辊子(1、2、3)具有装配到中空金属筒上的陶瓷筒。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的辊轧机，其特征在于，从内侧对所述辊子(1、2、3)进行冷却。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的辊轧机，其特征在于，所述机械式气动施压装置(4、5)具有用于设定辊隙的控制器。
16.根据权利要求8所述的辊轧机，其特征在于，所述后辊子(3)相比之下短2mm至10mm，优选为3mm至6mm。
17.根据权利要求9所述的辊轧机，其特征在于，所述角度(γ)优选为30°到60°，特别优选为45°。
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